愛因斯坦為什么不相信“上帝會擲骰子”?

愛因斯坦為什么不相信“上帝會擲骰子”?
2018年12月03日 09:09 新浪科技綜合
愛因斯坦和波爾參加1927年第五屆索爾維會議時的照片愛因斯坦和波爾參加1927年第五屆索爾維會議時的照片

  來源:中科院物理所(ID:cas-iop)

  “這個理論解決了很多問題,但是它并沒有讓我們真正理解舊理論中的秘密,”阿爾伯特。愛因斯坦在1926年12月寫道?!拔覠o論如何也不相信上帝會投骰子?!?/p>

  愛因斯坦正在回復德國物理學家馬克斯·玻恩的一封信,玻恩認為,量子力學的關鍵在于概率性和不確定性,就像心率失常的偶然發生一樣。然而,在量子論之前物理學家一直堅信的是,如果我們做了某件事,那么一定會發生另一件事。但是量子力學告訴我們,如果我們做了一件事,另一件事只會以一定的概率發生。在某些情況下我們可能得到其他的結果。

  愛因斯坦并不認同這種對量子理論的概率性解釋,他的‘上帝不會投骰子’的觀點在過去幾十年中一直在回響,就像他的公式E = mc2一樣為人們所熟知但難以捉摸。愛因斯坦在說這句話的時候到底要表達什么意思?愛因斯坦是如何看待上帝的?

康德康德

  赫爾曼和波琳·愛因斯坦(阿爾伯特·愛因斯坦的雙親)是世俗的阿什肯納茲猶太人。盡管父母奉行世俗主義,但九歲的阿爾伯特發現并接受了猶太教,并且在一段時間內懷有相當大的熱情,曾有一段時間他是一個盡職盡責、嚴格遵守教規的猶太人。按照猶太習俗,他的父母每周會邀請一位貧窮的學者與他們共享一頓飯。從貧困的醫學生Max Talmud那里,年輕且敏感的愛因斯坦學習了數學和科學。他閱讀了21卷Aaron Bernstein的關于自然科學的熱門書。之后在塔木德(猶太經典)的引導下他接觸到伊曼努爾·康德的《純粹理性批判》,后來他從康德哲學轉到了大衛·休謨的哲學。很快他開始研究奧地利物理學家恩斯特馬赫的學說,馬赫反對形而上學包括絕對空間、絕對時間的概念以及原子的存在。

  但這次文化之旅讓愛因斯坦看到了宗教經典和科學之間的沖突。時年12歲的少年愛因斯坦對所有有組織的宗教教條主義產生了深深的厭惡,這種厭惡伴隨他的一生,并且擴展到了對所有威權主義的厭惡,包括教條主義的無神論。

馬赫馬赫

  這些經驗主義哲學的精神食糧將在14年后為愛因斯坦所用。馬赫對絕對空間和時間的批判有助于愛因斯坦導出狹義相對論(包括標志性方程式E = mc2),他于1905年在伯爾尼瑞士專利局擔任“三級技術專家”時提出了狹義相對論。 十年后,愛因斯坦又通過提出廣義相對論徹底改變我們對空間和時間的理解,其中重力場被彎曲的時空取代。但隨著他年齡的增長(當然也越來越聰明),他開始排斥馬赫的經驗主義,并且曾經宣稱“馬赫是一位優秀的力學家,一位可悲的哲學家”。

  隨著時間的推移,愛因斯坦變得更加青睞于現實主義。 他更傾向于接受科學理論是對客觀物理現實偶然的“真實”的表征。而且,盡管他不想參與宗教,但他對猶太教短暫的信奉所帶來的對上帝的信仰成為他的哲學的基礎。

巴魯赫。斯賓諾莎巴魯赫。斯賓諾莎

  需要強調的是,愛因斯坦的上帝是哲學意義上的上帝,而不是宗教中的上帝。 當他多年后被問到是否相信上帝時,他回答說:“我相信斯賓諾莎的上帝,他在所有存在的和諧中揭示自己的存在,而不是一個關心人類的信仰和行為的上帝?!卑汪敽铡に官e諾莎是與牛頓和萊布尼茨同時代的人,他曾將自然本身視為上帝。因此,他被認為是一個危險的異教徒,并被逐出教會。

  愛因斯坦的上帝是非人格化的無形的,微妙但不具惡意。 他也是堅定的決定論者。就愛因斯坦而言,上帝的“合法和諧(lawful harmony)”是通過在整個宇宙中嚴格遵守因果關系的物理原則實現的。因此,在愛因斯坦的哲學中自由意志沒有生存空間:“一切都是確定的,包括開始和結束,一切都被我們無法掌控的力量支配。。。。。。我們都隨著被遠處看不見的演員所吟唱著的神秘的和諧起舞”。

  狹義相對論和廣義相對論提供了一種全新的理解空間和時間以及它們怎么和物質以及能量相互作用的方式。 這些理論與愛因斯坦的上帝所建立的“合法和諧”完全一致。但是量子力學卻講述了一個不同的故事:量子力學描述了發生在時空背景中原子和分子的尺度上物質與輻射之間的相互作用。

  在1926年早些時候,奧地利物理學家埃爾文·薛定諤通引入晦澀難懂的“波函數”徹底改變了舊理論。薛定諤本人傾向于現實地用物質波來解釋這些波函數。 但在丹麥物理學家尼爾斯。玻爾和德國物理學家海森堡的推動下物理學界逐漸達成了一個共識:對量子論的詮釋不應過于字面化。

  本質上,波爾和海森堡認為,科學終于抓到了如何對現實進行描述的概念性問題,哲學家曾在這個問題上爭論了數百年。波爾說:“沒有量子世界。只有抽象的量子理論對世界的描述。物理學的任務并不是去發現自然是什么樣的。物理學應該關注的是我們可以就自然說些什么”。這種模糊的實證主義說法得到了海森堡的回應:“我們必須記住,我們所觀察到的不是自然本身,而是暴露在我們的觀察方法下的自然?!彼麄兯鶊猿值姆船F實主義‘哥本哈根解釋’ - 否認波函數代表量子系統的真實物理狀態 - 很快成為思考量子力學的主要方式。這種反現實主義解釋的最新變化表明,波函數只是一種“編碼”我們的經驗的方式,或者是我們從物理經驗中獲得的主觀信念,使我們能夠利用我們過去學到的東西來預測未來。

  但這與愛因斯坦的哲學完全不同。 愛因斯坦不能接受這種解釋,即波函數不是“真實的”。 他無法接受自然法則在原子尺度上如此不和諧,這帶來了非決定性和不確定性,事件的結果無法完全和毫不含糊地從原因中預測出來。

  因此,這就帶來了整個科學史上最引人注目的爭論之一——玻爾和愛因斯坦對量子力學的解釋進行的正面交鋒——這本質上是兩種哲學的沖突。辯論始于1927年,雖然主角們已經不在了,但是爭論至今仍然非?;钴S。

  爭論至今都沒有平息。

  愛因斯坦一定不會對此感到特別驚訝。 1954年2月,就在他去世前僅14個月,他在給美國物理學家大衛·博姆的一封信中寫道:“如果上帝創造了這個世界,他關心的事情一定不是讓世界便于我們理解?!?/p>

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